―PAGE2―第1章操作系統概述例1影響計算機系統性能的主要因素是什么？解:影響計算機系統性能的主要因素分為軟件和硬件兩個方面：硬件方面主要是指構成計算機系統器件的性能和硬件的體系結構，如存儲器的速度和容量、多處理機結構、總線結構等。軟件方面主要是指操作系統，因為操作系統決定了硬件是否能被用戶使用、硬件的功能是否能發揮出來、其它軟件能否在計算機系統上運行。例2說明操作系統與軟件的關系解:操作系統與軟件的關系如下：操作系統是每臺計算機必備的系統軟件。操作系統是所有軟件運行的基礎，所有的其他軟件都是建立在操作系統基礎之上的，并得到它的支持和服務。同硬件一樣，軟件資源也要操作系統進行有效的管理。軟件的開發依賴于操作系統。開發軟件必需在一定的操作系統環境下進行，操作系統所能提供的功能支持在一定程度上決定軟件開發的難易程度。操作系統影響軟件的生命周期。如果主流操作系統的變更，就意味著一批應用軟件生命的結束。應用軟件是操作系統上的可用資源，是操作系統生存的基礎。如何評論一個操作系統的好壞？不僅要考慮其可靠性、易用性、安全性、兼容性等等，還要衡量在此操作系統上開發出的軟件的數量和質量。許多用戶使用操作系統的主要目的是使用其上的能夠完成某種特定功能的應用軟件，例如某些財務公司安裝有微軟的Windows系列操作系統，而其工作中經常使用的卻是Windows上開發的各種財務軟件，此財務軟件是Windows操作系統上的可用資源。只有擁有大量應用軟件的操作系統才能更多的占有市場，具有旺盛的生命力。微軟的Windows系列是PC機上最流行的操作系統，它不僅擁有眾多的軟件產品，如軟件開發工具VB、VC++、辦公軟件Office等，還有大量的應用軟件。盡管其操作系統價格高，性能還有許多不足之處，還是擁有大量的用戶。如果說PC上的CPU不用Intel還可以用AMD或其它公司芯片的話，操作系統則除了選擇Windows，其它選擇都是困難的。IBM的OS/2已經退出競爭的舞臺。雖然有PC版的UNIX，如SUN的Solaris和SCO的Unixware及OpenServer，但在辦公自動化、字處理等大宗應用領域遠不如Windows來得普及。Linux系統雖然是免費產品，是唯一從PC到巨型機（包括MPP）系統上全譜系（即可伸縮性強）可運行的系統，其可靠性、穩定性、可擴充性、可伸縮性都是世人稱道的。但是大多數普通用戶使用PC的目的是為了字處理、辦公自動化、上網瀏覽、玩游戲，Linux在這方面的軟件產品遜色得多，而這正好是Windows的強項。（6）操作系統與軟件是相互促進的。好的操作系統下可以開發出更多的軟件，而豐富的軟件資源有助于操作系統的競爭和生存。例3.說明操作系統與計算機硬件的關系。解:操作系統的運行需要硬件的支持，如特權指令、中斷機構和通道機構等；操作系統性能的發揮受硬件條件的影響，如內存的容量會影響Windows系統的運行速度。操作系統決定了硬件是否能被用戶使用，決定了硬件的功能是否能發揮出來。操作系統與硬件的發展是相互促進的。操作系統的重要任務之一是管理計算機的硬件。操作系統的運行需要硬件的強有力的支持。為了能使操作系統高效地運行，硬件系統的組織結構也在不斷地進行改進。一種操作系統只能運行在特定種類的計算機上。一臺計算機可以運行不同的操作系統。例4一個操作系統能否管理任何種類的計算機？解:操作系統是與計算機硬件關系最密切的軟件，負責管理計算機系統的硬件資源，不同種類的計算機有不同體系結構，不同的處理器，不同的指令系統，不同硬件配置，操作系統能夠管理的軟硬件資源受到一定的限制，一種操作系統只能安裝到特定種類的計算機上。如，Windows98只能用于管理IBMPC兼容機，而不能用于管理APPLE公司的Machintosh計算機。例5為什么要區分系統態和用戶態？解:區分系統態和用戶態主要原因如下：為了防止操作系統及關鍵數據受到用戶程序有意或無意的破壞，通常將處理機的執行狀態分成系統態和用戶態兩種。處于用戶態執行的程序的操作要受到限制，不能去執行特權指令，訪問操作系統區域和其他程序的區域，這就防止了用戶程序對操作系統和其他用戶程序的破壞。操作系統的內核通常是運行在系統態的，用戶態的程序通過系統調用接受系統態程序運行的服務。用戶態下的進程能存取它們自己的指令與數據，但不能存取內核指令和數據或其他進程的指令和數據。然而，系統態下的進程能夠存取內核和用戶地址。例如，一個進程的虛擬地址空間可劃分成僅在系統態下可存取及在系統態和用戶態都可存取的兩部分。某些機器指令是特權指令（PrivilegeInstruction），如I/O指令等。在用戶態下執行的進程沒有執行特權指令的能力，在用戶態下執行特權指令會引起錯誤。而在系統態下的進程可以執行一切指令。例6多道程序系統的意義？解:多道程序系統的意義是：提高系統資源的利用率和系統吞吐率。當一道程序需要等待某種事件發生時，處理機不需要空閑等待，而去執行另一道程序，這樣也可以使處理機與外部設備并行操作，可以使其它資源并行或并發操作。客觀世界本身就是一個多道系統，客觀世界問題的解決要求多道程序系統的出現，這樣可以使問題的解決更迅速、更直接、更方便。例7實現多道程序系統的最主要硬件支持是什么？解:中斷系統和通道技術。很多進程的切換是由時鐘中斷引起的，尤其是分時系統。用戶程序進行系統調用時通過軟中斷來實現，如TRAP。通道和外設的操作也要向操作系統發送中斷。在多道程序系統中，當CPU要求在主存和外設間傳輸數據時，通過發出I/O指令命令通道工作，通道獨立地在內存和外設間進行數據傳輸，I/o操作完成后，通道以中斷方式通知CPU，從而實現了CPU計算與I/O操作的并行。例8微軟的DOS存在很多技術問題，如內存管理、安全性、單道程序系統，但是它為什么成為了主流操作系統？解:主要原因是：適合當時的硬件條件；開發并聚集了大量的可用軟硬資源；配備在流行的計算機上。例9單道批處理系統如何克服手工操作階段計算機系統的缺點的？解:手工操作階段就是沒有操作系統的時期，主要缺點是用戶操作和準備操作的時間過長，大量的系統時間被浪費在人工操作上。單道批處理系統引入了專職的操作員來減少用戶的操作時間，將類似的作業作為一組通過計算機，實現了批處理，減少了建立作業運行環境所需要的時間，配備了簡單的操作系統，完成了一個作業到另一作業的自動轉換。例10操作系統的什么用戶接口一般用戶使用的比較少？為什么？解:一般用戶使用程序接口較少。程序接口是程序員在編寫程序時利用操作系統所提供功能的方法，可以在高級語言和匯編語言中使用。而一般用戶主要通過交互操作界面控制和管理計算機，運行軟件，使用需要的功能。目前大多數軟件使用高級語言開發，大多數功能可以通過高級語言的語句實現，不需要直接使用程序接口來完成，只有一些特殊功能才需要在高級語言中使用操作系統的程序接口。因此大多數用戶使用的是操作系統的控制接口。例11批處理系統的優勢是什么？它給用戶帶來什么不便？解:吞吐量大，善于處理交互性少的作業。它的缺點是交互性差。用戶不能動態地調試程序，不能動態地、交互地與計算機面對面地對話。例12多用戶分時系統如何既克服多道批處理的缺點又使系統的效率不降低？解:多道批處理具有非交互和效率高的特點。手工操作階段的計算機系統是交互的，但是用戶操作和準備操作的時間過長，大量的系統的時間被浪費在人工操作上，因此引入了專職的操作員來減少用戶的操作時間的浪費。可見，交互性與效率是一對矛盾。在多用戶分時系統中，每個用戶通過自己的終端將程序送到機器中，從而在主機中形成多道程序，通過對處理機的分時，而使終端上的用戶可以交互地控制程序的執行，這樣既保證了交互性又使系統的效率不降低，解決了交互性和效率之間的矛盾。例13多道批處理與單道批處理的共同點和不同點？解:多道批處理與單道批處理的共同點是批處理，即非交互性、需要專職的操作員；不同點是多道批處理可以同時將多個作業裝入內存執行，而單道批處理只能一次裝入一個作業執行。例14多用戶分時系統如何保證系統的交互性？解::多用戶分時系統的交互性體現在終端上的用戶感覺上就好似單獨使用一臺計算機一樣。通過將處理機的時間分成很小的時間片，輪流地分配給聯機終端。由于人在終端上操作速度較慢，而處理機可以在很短的時間內分